DE2657383A1 - Verfahren und vorrichtung zum leichteren erfassen des pedals eines fahrrades - Google Patents

Description

LEENWEBER &

ZIMMERMANN

PATENTANWÄLTE

Dipl.-Ing. H. Leinweber (1930-76) Dipl.-lng. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky

Rosental 7, 8000 München 2 2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München

^den Tf. Dezember "'976

Unser Zeichen

Vie/Seg/Cl/Sm

Claude CrSIZLIIIG, Ville B'Avraj/Frankreich

Verfahren und Vorrichtung sma leichteren "Erfassen des Pedal·

eines Fahrrades

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Fahrradausstattung, insbesondere für Sporträder, näsiich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Meichterung des Singriffes des Fußes in die Fußhalter an Pedal eines solchen' Fahrrades.

Bei einem Sportrad sind sämtliche i'eile derart ausgelegt, daß sie die you Fahrer ausgeübte Kraft so gut ■wie möglich und ohne Zeitverlust auf die Straße übertragen. So sind beispielsweise die Rüder unter Nahrung ihrer Festigkeit einerseits so leicht wie nur irgendoäglich gebaut und andererseits Bit sogenannten "Schnellblockierungen" ausgestattet, die das Auf- und Abtaontieren im Fall einer lieifenpanne erleichtern.

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Diese zweifache Bedingung, näalich bestnügliche Kraftübertragung und Vermeidung jeglichen Zeitverlustes wird jedoch γόη den Pedalen des Fahrrades nicht erfüllt.

Da diese Pedale die wichtige Aufgabe haben, die vom Fuß des Fahrers ausgeübte Kraft mit des kinematischen Antriebssystem des Fahrrades zu. koppeln, sind sowohl ihre anordnung als auch ihre Ausstattung iia Hinblick darauf ausgelegt.

Zu diesem Zweck ist jedes Pedal mit EiIfe von Kugellagern auf die am Ende der Tretkurbel befestigte Achse Qontiert, us die es notwendigerweise bei jeder Umdrehung der Tretkurbel eine konplette lielativdrellung ausführt, weil es void Fuß des Radfahrers praktisch horizontalgehalten wird. Das Mal ist somit aufgrund seines Aufbaus völlig frei um seine Achse drehbar.

Außer dein hat jedes Pedal, ua eine gute Verbindung mit des FuB des Fahrers zu erzielen, einen Ifußhalter "bestehend aus einer biegsamen Lamelle oder Platte, die die üuilageflache nach vorne verlängert, die dann nach hinten gekrümst ist und die Schuhspitze umgibt und an ihrem freien Ende einen Querriemen aufweist, der uia den Schuh herum unter den hinteren Teil des Pedals schlaufenförsig verläuft. Das ganze Pedal hat folglich eine große Unwucht, wodurch das freigegebene Pedal das Bestreben hat eine Winkelstellung einzunehmen, so daß der nach hinten gerichtete Fußhaltex sich unterhalb der Pedalachse befindet und das Pedal um ca. 30 - 40° in bezug auf die Horizontale geneigt ist.

Es ist folglich äußerst unbequem, in einen derart ausgerichteten Fußhalter praktisch verkehrt zu dessen Be-

triebssteilung, in die er vorher vorsichtig mit der Fußspitze gebracht werden muß, einzugreifen. Die Erfahrung hat nämlich gezeigt, da£ ein Fahrer, der einen FuJB auf den Boden gestellt oder seinen Fuß aus dem Fußhalter herausgezogen hat um einen Fall zu vermeiden, manchinal sehr viel Zeit verliert, um das Pedal wieder £n die richtige Stellung zu bringen, um dann mit seinem Fuß wieder in den Fußhalter schlüpfen zu können. Während dieser Zeit kann aber der Fahrer nicht nur keine Fortbewegungskraft ausüben, sondern seine Aufmerksamkeit ist auch vor allem auf gefährliche Weise von der Straße und der Steuerung seines Fahrrades abgelenkt, solange seine Manövrierfähigkeit durch die geringe Geschwindigkeit begrenzt und seine Standfestigkeit somit beeinträchtigt ist. Es sind also ein gewisses Handicap und eine nicht zu vernachlässigende Sturzgefahr vorhanden.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese lachteile der herkömmlichen Fahrradpedale oder jeder entsprechenden Einrichtung, die die Gefahr einer ähnlichen Labilität in sich birgt, auszuschalten. Es werden ein Verfahren und Vorrichtunger vorgeschlagen, um das vom Fuß des Radfahrers freigegebene Pedal selbsttätig wieder in eine Stellung zu bringen oder es in dieser Stellung zu halten, in der der Fußhalter oder dergleichen sofort ergriffen werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich im wesentlichen die Schwerkraft oder eine Magnetwirkung zunutze, um das Pedal ohne jede mechanische Verbindung praktisch horizontal mit nach oben zeigender Auflagefläche zu halten, zumindest während einer viertel Umdrehung der Tretkurbel nach ihrem Durchgang durch den oberen Totpunkt.

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Die angegebene, der Betriebsstellung entsprechende Stellung des Pedals ist natürlich die günstigste Lage für den Eingriff in einen herkömmlichen Fußhalter oder dergleichen z.B. den in der Patentanmeldung EF 75/14.035 vom 13. Hai 1975 der ijnnelderin beschriebenen oicherheitshalter oder die in den vorveröffentlichten Patenten 2 191 411 und 2 192 525 beschriebenen Halterungen.

Die Wahl des angegebenen Winkelbereiches ist dadurch bestimmt, daß er einerseits das Pedal am leichtesten zugänglich raaoht, z.B. um den Fußpiattenriemen festzuziehen, und daß sich andererseits sofort das größte Startmoment entwickeln kann.

Das Fehlen jeder mechanischen Verbindung zwischen dem Pedal und notwendigerweise der das Pedal tragenden Tretkurbel soll nicht nur die freie normale Drehung des Pedals gewährleisten, sondern insbesondere jedes Blockierungsrisiko ausschalten, das zu einem Unfall führen könnte.

Eine erste Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß der Erfindung umfaßt bewegliche oder angelenkte Teile, die in den Fußhalter oder eine entsprechende Pedalvorrichtung integriert sind und beim Abheben des Fußes von dem Pedal derart verstellt werden, daß der Schwerpunkt des ganzen Pedals unterhalb und im wesentlichen vertikal zur Achse des sich in der normalen Betriebsstellung befindlichen Pedals liegt.

In diesem Fall nimmt das vom Fuß des Fahrers freigegebene Pedal selbständig seine horizontale Betriebsstellung ein, um diese dauernd zu behalten. Dies hat den Vorteil, daß der Fußhalter od.dgl. an einein beliebigen Punkt der Umdrehung

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des Tretkurbellagers ergriffen werden kann und daß jede Gefahr eines Hängenbleibens am Boden und eines darauffolgenden Sturzes ausgeschaltet ist. Diese Lösung führt indessen notwendigerweise zu einer beträchtlichen Gewichtserhöhung des Pedals und diese kann aber nur dann in Kauf genommen werden, wenn andere Funktionen dies rechtfertigen,; wie im Fall des bereits erwähnten Sicherheitshalters.

Eine zweite bevorzugte Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgernäßen Verfahrens umfaßt Dauermagnete, die auf den einen der gegenüberliegenden Flanken des Pedals und der Kurbel derart angeordnet sind,, daß sie nicht in Berührung gelangen können, sondern das Pedal praktisch in Ausrichtung mit der Tretkurbel halten, nilmlich zwischen zwei Punkten, die auf die Durchgänge der Kurbel durch den unteren Totpunkt und dann dem oberen Totpunkt folgen.

Diese Vorrichtung macht sich zunutze, daß das Pedal unabhängig vom seiner statischen Gleichgewichtslage notwendigerweise in bezug auf die Tretkurbel an einem bestimmten Punkt der Umdrehung um das Tretkurbellager ausgerichtet wird, in der Praxis nach dem Durchgang durch den unteren Totpunkt, wobei diese Ausrichtung beibehalten wird, bis das Pedal durch den oberen Totpunkt gelaufen ist, so daß es dann leicht ergriffen werden kann. Durch genaue UaIiI der Kraft und der Lage der Magnete kann mit dieser Lösung das gewünschte Ergebnis ohne wesentliche Gewichtserhöhung des Pedals und/oder der Tretkurbel und ohne beträchtliche inderung des Aufbaus dieser Teile sichergestellt werden. Aufgrund der sehr kleinen Magnetkräfte 'worden sie nur in Verbindung mit einem kleinen Luftspalt wirksam und somit nur über einen kleinen Bahnsektor der sich mit geringer "Jinkelgeschwindigkeit drehenden Tretkurbel· Mit anderen Worten, diese Vorrichtung beeinträchtigt

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den loraa!betrieb des Fahrrades in keiner weise, imsornehr als prinzipiell auf jedes - wenn auch unmerkliche Bremsen notwendigerweise ein gleich starkes Beschleunigen folgt.

Gemäß einer bevorzugten iUisführungsform dieser zweiten Vorrichtung tragen von den einander gegenüberliegenden Flanken des Pedals und der Tretkurbel die eine einen einzigen Magneten bestimmter Polarität und die andere mindestens einen Magneten entgegengesetzter Polarität der ggfs. in Umfangsrichtung unter geringem Abstand von zwei ungleichnamigen Magneten umgeben ist.

Diese zweite Vorrichtung hat jedoch den unbedeutenden lachteil, daß die auf die Flanken des Pedals und der Tretkurbel aufgesetzten Magneten nicht stoß- und wetter geschützt sind und daß das so freigegebene Pedal ohne wesentlichen EinstellspielraiiQ aufgrund der Konstruktion der Tretkurbel ausgerichtet ist.

ITm diese kleinen lachteile auszuschalten, wird er fin- _ dungsgemäß eine dritte Vorrichtung vorgeschlagen, die sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, daß sie zwei koaxiale Teile aufweist, die jeweils fest mit dem Körpor jedes Pedals und seiner Achse verbunden sind, deren einander gegenüberliegende Seiten durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind, der groß genug ist, um ihren mechanischen Kontakt zu verhindern, und von denen zumindest eines einen Dauermagneten darstellt oder enthält, der polarisiert ist und/odor ein Magnetfeld mit ungleichmäßiger Umfangsverteilung erzeugen und das vom Fuß des Fahrers freigegebene Pedal in einer bestimmten Winkelstellung in bezug auf dessen Achse und folglich auf dio Tretkurbel festlegen kann.

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In der Praxis wird diese Winkelstellung derart gewählt, daß das Pedal, nachdem es den oberen Totpunkt seiner Bahn passiert hat, die Betriebsstellung mit nach oben gekehrter Auflagefläche und mit nach vorne zeigendem Fußhalter einnimmt. Das frei drehbare und folglich durch seine Unwucht mit seiner Oberseite nach unten gehaltene Pedal passiert automatisch diese relative Winkelstellung, wenn sich die Tretkurbel in der Iahe des unteren Totpunktes befindet. Die Vorrichtung kann dann diese Stellung fixieren, wenn sich ein ausreichend hohes Festlegungsmoraent entwickelt, um die Unwucht des Pedals in der einen oder der anderen Eichtung zu überwinden, weil die Schwerkraft abwechselnd in entgegengesetzten Pachtungen auf das derart in bezug auf die Tretkurbel festgelegte Pedal einwirkt. Hat der Fahrer das Pedal mit seinem Fuß erfaßt, besteht das von der Vorrichtung ausgeübte Festlegungsmoment nur bei Durchgang durch die erwähnte relative Winkelsteilung, in der der Fahrer die größe Kraft ausüben kann. Das Vorhandensein dieser Vorrichtung beeinträchtigt den lormalbetrieb somit überhaupt nicht.

Gemäß einer bevorzugten Äusführungsform der Vorrichtung bestehen die beschriebenen Teile aus konzentrischen Hülsen, von denen die eine in ein anstelle einer herkömmlichen Staubkappe verwendeten Verschlußteils montiert ist, das das Ende der Pedalnabe verschließt, und die andere auf einen Zapfen, der anstelle der Klemmutter des Kugelrings des entsprechenden Kugellagers in das Ende der Pedalachse eingeschraubt ist» Diese Ausführungsform bedingt also keinerlei Abänderung des Pedals selbst«,

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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 schematisch einen Aufriß des Tretkurbellagers eines (nicht dargestellten). Fahrrads, dessen mit herkömmlichen Fußhaltern versehene Pedale in der Betriebsstellung bzw. in der "Huhe"-stellung dargestellt sind;

Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt eines Pedals, das mit einem mechanischen Fußhalter versehen ist entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine zusammengesetzte Grundriß-Endansicht

einer mit einer magnetis chen Ausrichtvorrichtung gemäß einer aeiten Ausführungsform der Erfindung ausgestatteten Pedals,

Fig. 4 eine/teilweise eine aufgerissene.: Draufsicht

auf ein mit einem Fußhalter versehenes Fahrradpedal zur Veranschaulichung der Montage des Pedals auf seine fest mit der Tiet kurbel verbundene Achse,

Fig. 5 teilweise im Schnitt eine Unteransicht eines Teils eines mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Pedals gemäß Fig. 1, und

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Fig. 6 teileise im Schnitt eine Endansicht des Pedals gemäß Fig. 2.

Fig. 1 zeigt schematisch die wesentlichen von der Erfindung betroffenen Bestandteile des Tretkurbellagers eines Fahrrads. Das Tretkurbellager umfaßt eine Welle 10, die in lagern in einem kurzen Querrohr am Unterteil des (nicht dargesteEfcen)Bahmens gelagert ist. Die Welle trägt auf der rechten Seite ein- Einfach- oder Mehrfachkettenrad 11, in das die Kette für den Antrieb zum Hinterrad eingreift. Auf die freien Enden dieser Welle 10 sind zwei entgegengesetzt verlaufende Tretkurbeln 12, 13 aufgesteckt, die jeweils am Ende eine außen freitragende Querachse tragen, um die jeweils ein Pedal 14 bzw. 15 drehbar ist. Die Pedale bc stehen jeweils aus einem starren Metallrahmen, der von einer auf die Achse aufgesteckten Kugellagernabe durchsetzt ist. Jedes Pedal hat einen herkömmlichen Fußhalter bestehend aus einem elastischen länglichen Plättchen 16 bzw. 17 und einem biegsamen Querriemchen 18 bzw. 19. Dieses Plättchen, das mit einem seiner Enden auf dem vorderen Quersteg des Pedals befestigt ist, verlängert dessen Auflagefläche nach vorne, ist dann nach hinten aufwärts gebogen, umgibt die Schuhspitze und endet schließlich in einer vom Riemchen durchsetzten Schlaufe, die selbst über oder unter dem Pedal hinweg im Bereich des hinteren Querstegs schlaufenartig geführt ist.

Aufgrund dieser Anordnung liegt der Schwerpunkt der aus Pedal- und Fußhalter bestehenden Einheit bei normaler Betriebsstellung über/Peäalachse, wobei die Auflagefläche im wesentlichen horizontal und nach oben gerichtet ist, und der Fußhalter nach vorne zeigt (siehe Pedal 14 in Fig. 1). Das vom Fuß des Fahrers freigegebene Pedal nimmt folglich spontan eine G-leichgewichtsstellung ein, die zur vorhergehen-

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den praktisch entgegengesetzt ist, nämlich um ca. 30 zur Horizontalen geneigt, wobei die Auflageflächen nach unten und der Fußhalter nach hinten gerichtet ist (siehe Pedal 15 in Fig. 1).

Der Radfahrer der bei Stillstand beide Füße am Boden hat oder aus irgendeinem- Grund einen Fuß aus dem Fußhalter herausgenommen hat, ist somit den größten Schwierigkeiten ausgesetzt, wenn er den Fuß schnell wieder aufs Pedal bringen und in den Fußhalter einsetzen will; er muß nämlich erst das Pedal umdrehen und in die normale Betrieiisstellung zurückbringen und es in dieser instabilen Ausrichtung während der dafür no-twendigen Zeit belassen. Die dabei auftretenden lachteile und Risiken sind bereits Torstehend beschrieben.

Fig. 2 und 3 zeigen zwei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen das freie Pedal in der für das Eingreifen des Fußes geeigneten Stellung gehalten oder gebracht werden kann, ohne daß der Fahrer tätig werden muß, der sOmit von dem Handicap und den durch die beschriebenen Risiken und lachteile bedingten Besorgnissen befreit ist.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Pedal 20, das auf das Ende einer Tretkurbel 21 auf einer freitragenden Achse 22 montiert ist. Das eigentliche Pedal umfaßt eine labe 23, deren Kugellager bildende Enden Längsträger 24, 25 abstützen, die durch einen vorderen Quersteg 26 und einen hinteren Quersteg miteinander verbunden sind. (Letzterer ist auf der Zeichnung nicht dargestellt, denn der Schnitt ist hinter den Quersteg gelegt).

Das Pedal 20 ist mit einer selbsttätigen Vorrichtung zum Halten und Freigeben des Fußes versehen, die mit einer gewölbten Querspannbacke 27 versehen ist, die auf einem Gelenk 28 auf der Oberkante des äußeren längsträgers 25 aufsitzt, sowie mit einem Plättchen 29, das vertikal beispiels-

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•weise gegen den hinteren Quersteg verschiebbar ist. Die Spannbacke 27 kann den Fuß freigeben, wenn es durch Drehung S Ton einer mit voll aufgezeichneten Linien dargestellten geschlossenen Stellung in eine gestrichelt dargestellte geöffnete Stellung 2V gebracht wird. Das Plättchen 29 gibt frei, wenn es durch Verschiebung T von seiner verriegelten Stellung in die gestrichelt dargestellte unverriegelte Stellung 29^! gelangt.

Die genaue Anordnung, die Wirkungsweise und die Mittel zum selbsttätigen oder manuellen Betätigen der so aufgebauten Vorrichtung liegen außerhalb des Eahmens der Erfindung. Die Erfindung ist nämlich ausschließlich mit der Tatsache befaßt, daß die kombinierten Verschiebungen von Spannbacke 27 und Plättchen 29 ihre Freigabestellung den Schwerpunkt G der aus Pedal und Vorrichtung bestehenden Einheit in eine unterhalb der labe 23 liegende Stellung Go verlagert. Auf diese Weise nimmt das vom Fuß des Fahrers freigegebene Pedal 20 selbsttätig eine Ausrichtung nahe der normalen Betriebsstellung an und behält diese, so daß es äußerst bequem an jeder beliebigen Stelle der Umlaufbahn der Tretkurbel 21 erfaßt werden kann.

Die Vorteile dieser ersten Durchführungsform der Erfindung ziehen keine Gewichtserhöhung des Pedals nach sich, sondern werten vielmehr die diesem Pedal hinzugefügten Bestandteile auf, deren Vorhandensein aus anderen Gründen ' gerechtfertigt ist, denn sie geben ihnen eine zusätzliche Funktion, die mit ihrer eigentlichen Bestimmung nichts zu tun hat. Durch die Beschreibung dieses Beispiels werden selbstverständlich andere konkrete Ausführungsformen nicht ausgeschlossen.

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Fig. 3 zeigt schematisch ein Pedal 30, einmal mit Blick auf die Auflagefläche und das andere Mal mit Blick auf das innenliegende Ende. Das Pedal ist endseitig an einer Tretkurbel 31 auf einer Achse 32 angeordnet, um die eine Nabe 33 drehbar ist. Das dargestellte Pedal umfaßt zv/ei Längsträger 34, 35, die fest mit den Nabenenden verbunden sind und durch Querstege 36, 37 miteinander verstrebt, welche durch einen Außenschutz 35' miteinander vereinigt sind. Auf die Vorderseite des Quersteges 36 ist ein herkömmlicher Fußhalter 38 aufgesetzt, während der innere Längsträger 34 nach hinten durch eine Lasche 39 verlängert ist.

Ein Dauermagnet 40 ist an der Außenseite gewöhnlich aus rostfreiem Stahl oder einer nichtmagnetischen Leichtlegierung bestehenden, der Tretkurbel 31 angeordnet, und zwar unter einem Abstand r von der Achse des Pedals 30, der dem Trägheitshalbnesser der Lasche 39 entspricht. In die Lasche 39 ist ein zweiter Dauermagnet 41 derart angeordnet, daß er bei jeder Umdrehung des Pedals am ersten Dauermagneten vorbeiläuft unter Zwischenlassung eines kleinen Luftspalts. Die beiden Magneten sind jeweils derart gepolt, daß ihre einander gegenüberliegenden Pole ungleichnamig sind, zwischen ihnen also eine Anziehungskraft wirksam ist. Wie die Endansicht zeigt, kann der von der Lasche

39 getragene Magnet 41 vorteilhafterweise von zwei Dauermagneten 42, 43 entgegengesetzter Polarität umschlossen sein, die demnach vom Magneten 40 der Tretkurbel abgestoßen werden. Die Lasche 39 muß nicht unbedingt einen Dauermagneten aufweisen, sondern kann aus einem magnetischen Material wie Weicheisen bestehen, so daß sie vom Magneten

40 magnetisiert wird.

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In allen Fällen hat die Wirkung des Magneten 40 das Bestreben, das Pedal 30 in Ausrichtung mit aeiner Tretkurbel 31 festzuhalten, wenn sich das Pedal dieser Stellung nähert. Wie Fig. 1 deutlich zeigt, fossiert das vom Fuß des Fahrers nicht beaufschlagte, freigegebene Pedal notwendigerweise bei jeder Umdrehung der Tretkurbel diese Stellung, nämlich an einem bestimmten Punkt eine 'Viertelumdrehung nach seinem Durchtritt durch den unteren Totpunkt MB. Die durch den Magneten 40 gewährleistete relative Festlegung des Winkels des Pedals in Bezug auf seine Tretkurbel bringt das Pedal also in die normale Betriebsstellung d.h. in die Horizontale mit nach vorne gerichtetem Fußhalter, und zwar nach ungefähr einer halben vollständigen Umdrehung R der Tretkurbel, also etwa nach einer Viertelumdrehung durch seinen Durchgang durch den oberen Totpunkt PMH. Dies ist die günstigste Winkelstellung der Tretkurbel für die Entwicklung eines hohen Startmomentes. Diese Vorteile lassen sich ohne nennenswerte Veränderung des Tretkurbellagers und bei einer nur minimalen Erhöhung des Gewichtes erzielen, wenn man die Leistungen in Betracht zieht, die die gegenwärtig verfügbaren Magneten erbringen können, insbesondere die mit Kobalt und seltenen Erden, z.B. Samarium hergestellten Magneten.· Die so entstandene Vorrichtung ist auch unempfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, insbesondere Temperatur und Verschmutzung.

Die Wirksamkeit der vorstehende beschriebenen Vorrichtung - und folglich das zusätzliche Gewicht - hängen wesentlich von der Breite des Luftspaltes zwischen dem von der Tretkurbel getragenen Magneten 40 und der Lasche 39 des Pedals oder von dem oder den von der Lasche getragenen

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Magneten ab. Aus offensichtlichen mechanischen Gründen muß die Breite dieses Luftspaltes im Hinblick auf den möglichen Spielraum zwischen den betroffenen Teilen so groß bleiben, daß selbst nach langer Betriebszeit jede Gefahr einer mechanischen Blockierung des Pedals vermieden wird. Außerdem müssen die Länge der Lasche 39 und folglich der Hebelarm r des Gleichgewichtsmoments begrenzt sein. Schließlich bedingt die Vorrichtung keinerlei Störung bei normalem Betrief) des Pedals und beeinträchtigt vor allem nicht die Kraftübertragung durch einen Bremseffekt zu unpassender Zeit.

Aus diesen Gründen könnte es vorteilhaft sein, die Breite des Luftspaltes von der Tatsache abhängig zu machen, ob das Pedal vom Fuß des Fahrers freigegeben ist oder nicht. Dazu würde es genügen,der beschriebenen statischen Vorrichtun

ein bewegliches Element 44 hinzuzufügen, das sich unter dem Druck des Fußes des Fahrers in vertikaler Richtung zurückziehen würde und ein Zurückziehen des Magneten 41 und gegebenenfalls der Magneten 42, 43 verursachen würde,^%um so den Luftspalt beim normalen Betrieb zu vergrößern und dadurch die Gefahr einer Blockierung des Pedals zu unterdrücken, aber den Spalt vermindern würde, wenn das Pedal freigegeben ist, nämlich durch eine begrenzte Verschiebung t der betroffenen Magneten.

Nachstehend sei . anhand der Fig. 4 ein Pedal für ein Sportrad beschrieben, das mit einer dritten Vorrichtung gemäß der Erfindung gemäß Fig. 5 und 6 ausgestattet sein kann, wobei einfach bewegliche, auswechselbare Teile weggelassen si die durch entsprechende Elemente ersetzt sind.

Das in Fig. 4 in Draufsicht schematisch, d.h. in Richtung der Auflagefläche in normaler horizontaler Betriebsstellung dargestellte Pedal 50 ist am Ende einer der Tretkurbeln 51 des Tretkurbellagers des Fahrrads auf eine Achse

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montiert, um die seine labe 53 vermittels herkömmlicher Kugellager und Kugelringe frei drehbar ist; eines davon ist im Schnitt dargestellt. Dieses Pedal hat im wesentlichen zwei längsträger 54, 55, die parallel zur labe verlaufen, aus ein- und demselben Blechstreifenabschnitt geformt sind, dessen gekrümmter Mittelteil einen äußeren Schutz 56 bildet, und die auf die einander gegenüberliegenden Enden zweier Querstege 57, 58 aufgenietet sind; letztere sind fest mit der Nabe verbunden, welche an ihrem äußeren Ende durch eine Staubkappe 59 verschlossen ist.

Dieses Pedal 50 ist mit einem Fußhalter 60 versehen, der aus einem biegsamen metallischen plättchen 61 besteht, dessen eines larei-tes und gekrümmtes Ende durch Schrauben 62 auf dorn vorderen längsträger 54 des Pedals so befestigt ist, daß die Auflagefläche verlängert ist, und dessen freies Ende 63, das bogenförmig ausgeschnitten und nach oben und hinten gekrümmt ist, in einer Schlaufe 64 endet. Ein Riemchen 65, das die hinteren Abschnitte der Querstege 57, 58 durchsetzt und unterhalb des Schutzes 56 und in die Schlaufe 64 hineinverläuft, gewährleistet den Halt des Fußes auf dem Pedal·, denn es ist bei 66 festgeschnallt.

Das so mit dem Fußhalter 60 ausgestattete Pedal 50 hat eine derartige Unwucht, daß es bei Freigabe praktisch mit der Oberseite nach unten zeigt. Die Vorrichtung gemäß Fig. 5 und 6 soll das Pedal wieder in die normale Betriebsstellung zurückbringen und es darin festhalten:

Fig. 5 und 6 zeigen eine Schnittansicht dieser Vorrichtung, wobei das Riemchen 65 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen ist. Die Vorrichtung hat einerseits einen auf das Ende der labe 53 des Pedals anstelle der Staubkappe 59 aufgesetzten Verschlußteil 71 und andererseits einen Zapfen 72, der auf das Ende der Achse 52 anstelle

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der Klemmutter des Kugelrings des entsprechenden Kugellagers aufgeschraubt ist.

Das Verschlußteil 71 umfaßt einen Ringmantel, dessen zylindrische Innenfläche konzentrisch zur Achse 52 verläuft, auf die beispielsweise durch Ankleben, eine Hülse 73 aus hartem magnetischem Material wie Ferrit derart aufgesetzt und befestigt ist, daß nur ein kleiner zylindrischer Luftspalt ihn von einer ähnlichen Hülse 74 trennt, der unter geringem Reibverschluß auf den Zapfen 72 aufgesetzt und in seiner Lage durch eine auf das Kopfende des Zapfens aufgeschraubte Mutter 75 festgelegt ist. Auf diese Weise kann die relative Winkelstellung der Hülse 74 in Bezug auf die Achse 52 und somit in Bezug auf die Tretkurbel 51 wunschgemäß eingestellt werden, webei der Zapfen 72 dann beispielsweise vermittels eines Schraubenziehers -angezogen werden kann, um jede Beeinträchtigung dieser Einstellung beim Verklemmen des Kugelrings des Kugellagers zu vermeiden. Die Hülse 73 ist dagegen i η einer bestimmten Winkelstellung in Bezug auf das Pedal 50 blockiert, wenn der Verschlußteil 71 ganz fest verschraubt ist.

Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung sind die Hülsen 73 und 74 zumindest stellenweise derart magnetisiert, daß sie auf ihren einander gegenüberliegenden Umfangsflächen entgegengesetzte magnetische Pole haben, die winkelmäßig komplementär, aber ungleichförmig verteilt sind. Diese Verteilung ist derart gewählt, daß sich bei einer einzigen relativen Winkelstellung der Hülse aufgrund der Wechselwirkung ihrer jeweiligen magnetischen Pole ein Moment entwickelt, das sich der Drehung des vom Fuß des Fahrers freigegebenen Pedals 50 um die Achse 52 entgegenwirkt und es trotz seiner Unwucht in einer unveränderlichen Relativstellung in Bezug auf die Tretkurbel 51 hält. So könnte

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beispielsweise im einfachsten Fall eine der Hülsen einen einzigen Pol N auf einer ihrer Mantellinien aufweisen und die andere Hülse einen einzigen, ähnlich angeordneten Pol S. Es wäre auch möglich, daß entsprechend der Zeichnung jede Hülse zwei entgegengesetzte Pole hat, die entsprechend zweier Mantellinien diametral entgegengesetzt liegen, oder noch einfacher entlang einer diametralen Ebene magnetisch polarisiert sind; diese Verteilung ist am leichtesten bei Ferritrohren durchzuführen. Es können noch andere Verteilungen vorgenommen werden, die beispielsweise Einzelpole beinhalten, die jeweils von zwei ungleichnamigen Polen umgeben sind. Schließlich können die Pole auch aus magnetisierten Klemmen oder Stäben bestehen, die auf die einander gegenüberliegenden Seiten der Hülsen aufgebracht sind, die aus einem unmagnetischen Material bestehen.

Für eine vollkommen stabile Festlegung des Pedals, trotz Stöße und insbesondere Trägheitseffekt, können noch komplexere Formen nutzbar gemacht werden, um ein zunehmende Rückholmoment beiderseits der Winkel-festlegungslage auszuüben. So könnte beispielsweise jeder Pol einer der Hülsen von zwei ungleichnamigen Polen umgeben sein. Es wäre auch möglich, daß eine der Hülsen magnetisiert ist und die andere feramäßig angepaßte Hülse aus einem weichen magnetischen Matrial besteht, damit das Moment durch aufgrund des geringeji magnetischen Widerstandes erzeugt wird, beispielsweise durch Verbreiterung des Luftspalts beiderseits eines Ansatzes oder Vorsprungs.

Eine andere Möglichkeit wäre, die beiden koaxialen Teile derart auszubilden und anzuordnen, daß der Luftspalt zwischen ihnen nicht mehr zylindrisch, sondern radial verläuft: dann müssen die beschriebenen Hülsen durch Scheiben oder Stäbe ersetzt werden, die jeweils auf das Achsende

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in die Staubkappe der Pedalnabe eingebracht werden.

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Claims (12)

Patentansprüche :

1.) Verfahren zum Ausrichten der Pedale eines Fahrrades Vj5ji€cks leichteren Eingriffs der Füße des Radfahrers in die auf der Auflagefläche der nicht im Gleichgewicht befindlichen Pedale vorgesehenen Fußhalter oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerkraft oder eirel-iagnetwirkung ausgenutzt wird, um jedes vom Fuß des Fahrers freigegebene Pedal ohne jede mechanische Verbindung in einer praktisch horizontalen Stellung mit nach oben gerichteten Auflageflächen des Pedals zu halten, zumindest in der Nähe ein-er viertel Umdrehung der Tretkurbel nach ihrem Durchtritt durch den oberen Totpunkt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bewegliche oder angelenkte Teile (27, 29) vorgesehen sind, die in den Fußhalter oder dergleichen jedes Pedals (20) integriert und in der Fußfreigabestellung derart positioniert sind, daß der Schwerpunkt des Ganzen unterhalb und praktisch vertikal zur Achse des Pedals in der normalen Betriebsstellung liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß magnetische Elemente (40, 41, 42, 43) an den einander gegenüberliegenden Flanken der Tretkurbel (31) und des Pedals (30) möglichst weit entfernt von deren gemeinsamer Anlenkachse angeordnet sind, von denen zumindest eines ein Dauermagnet (40) ist, wobei diese Elemente nichi|in Berührung miteinander geiigen können, sondern in Gegenüberstellung zwischen sich einen kleinen axialen Luftspalt belassen, um das vom Fuß des Fahrers freigegebene Pedal im wesentlichen in Ausrichtung mit der Tretkurbel zu halten, zumindest zwischen zwei Punkten, die auf seine Durchgänge

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durch den unteren und dann den oberen Totpunkt folgen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger Dauermagnet (40) vorgesehen ist, der einem Element (41) aus weichem magnetischen Material gegenüberliegt, um mit diesem-aufgrund des geringeren magnetischen Widerstandes zusammenzuwirken.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei einander gegenüberliegende Dauermagneten (40, 41) vorgesehen sind, die ungleichnamig gepolt sind und sich folglich gegenseitig anziehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß einer der Magneten (41) von zwei weiteren Magneten (42, 43) entgegengesetzter Polarität umgeben ist, die den gegenüberliegenden Magneten (40) in Richtung auf den mittigen Magneten abstoßen.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei jeweils mit dem Körper jedes Pedals (50) und seiner Achse (5Ä) fest verbundene koaxiale Elemente (73, 74) vorgesehen sind, deren einander gegenüberliegende Seiten durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind, der groß genug ist, um deren mechanischen Kontakt zu verhindern, und von denen zumindest eines einen Dauermagneten darstellt oder einschließt, der polarisiert ist und/oder ein Magnetfeld mit ungleichförmiger Umfangsverteilung erzeugt zum Festlegen des vom Fuß des Fahrers freigegebenen Pedals in einer Winkelstellung in Bezug auf die Pedalachse und folglich auf die Tretkurbel.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zwei konzentrische Hülsen (73, 74) sind, die durch einen zylindriseheniluftspalt voneinander getrennt und jeweils, fest, mit der Achse (52) und-der Pedalnabe (53) verbunden sind.

9- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Hülse (73) als ein zum Verschließen des freien Endes der Pedalnabe vorgesehener ferschlußteil ausgebildet oder in ein solches Versehlußteil (71) eingesetzt ist. · . ■

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenhülse (74) aus einem Zapfen besteht oder auf einen Zapfen (72) aufgesetzt ist, der anstelle der Jfutia? des Kugelrings des entsprechenden Kugellagers auf das Ende der Pedalachse "(52) geschraubt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet j daß die innere Hülse (74) frei drehbar auf den gaffen (72) montiert und.in einer durct Bleckienmgaaittel (75) einstellbaren relativen Winkelstellung festgelegt ist.

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12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (73, 74) aus einem harten magnetischen Material, wie Ferrit, bestehen und insbesondere beiderseits einer Diametralebene asymmetrisch polarisiert sind.. ■.·'-.

13- Vorrichtung nach einem der Anspräieihe 3 bis 12v-. dadurch gekennzeichnet, .daß zumindest eines der einander gegenüberliegenden Magnetelemente axial beweglich und; -mit

einem Betätigungsorgan verbunden ist, das zum Vergrößern des Luftspalts durch den auf dein Pedal ruhenden Fuß des Fahrers betätigbar ist.